CN115518516A - 一种循环式甲硫醇脱除系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环式甲硫醇脱除系统，涉及空气污染治理技术领域。包括深度净化系统和循环再生系统；深度净化系统包括集气装置、抽风机、吸附罐、管道一和管道二；抽风机的进风口与管道一的一端连接，管道一的另一端设有三通管一，三通管一远离抽风机的一端与吸附罐顶部连接，吸附罐的底部设有三通管二，三通管二远离吸附罐的一端连接管道二，管道二的另一端与集气装置的顶部连接；管道一在与三通管一的连接处设有阀门一，管道二在与三通管二的连接处设有阀门二；深度净化系统通过三通管一、三通管二与循环再生系统连接；吸附罐设有加热装置。本装置具有结构简单、体积小、安全可靠、制作成本低、能耗低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及空气污染治理技术领域，更具体地说，它涉及一种循环式甲硫醇脱除系统。
背景技术
随着经济社会的快速发展，环境污染问题日益突出，其中恶臭污染作为七大环境公害之一，受到了全社会的广泛关注。一方面，经济发展导致越来越多的恶臭污染源出现在环境当中，另一方面随着环保意识的增强，居民对环境空气质量提出了更高的要求。2021年7月生态环境部发布的《2018-2020年全国恶臭/异味污染投诉情况分析》中指出：“全国生态环境信访投诉举报管理平台每年接到的恶臭/异味投诉举报占全部环境问题投诉举报件数的20％以上，且呈连续上升趋势，是当前公众投诉最强烈的环境问题之一。”
恶臭污染存在于污水处理、垃圾储运、畜牧养殖、冶金、制药、化工等多个行业，具有来源广泛和成分复杂的特点。我国现行《恶臭污染物排放标准》中规定了8种需限制排放的恶臭气体：硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳、二甲二硫醚、氨、三甲胺和苯乙烯，含硫化合物就有5种。其中的甲硫醇来源非常广泛，同时也是臭味最强的气体之一，0.07ppb时就可闻到其刺激性气味，吸入后会引起头痛、恶心及不同程度的麻醉感觉，因此，恶臭污染治理时必须深度脱除其中的甲硫醇。
目前，甲硫醇的脱除方法主要有吸收法、吸附法、生物法、分解法和氧化法等，每种处理方法都有各自的优势和不足。如吸收法处理气量大，但脱除精度有限且有废碱液排出；吸附法具有脱除精度高、操作简便等优点，但存在需要频繁更换吸附剂和废旧吸附剂处置难的问题；生物法具有净化效率高、无二次污染、运行成本低的优点，但也存在占地面积大、净化时间长、微生物驯化与培养困难的缺点；分解法具有净化效率高、无需额外添加剂的优点，适用于化工气源中甲硫醇的脱除，但较难适用于空气气氛下的甲硫醇净化；氧化法是利用氧气、臭氧、双氧水等各类氧化剂将甲硫醇转化为无臭物质(如SO2)的方法，具有脱除精度高、无二次污染的优点，但如果以臭氧、双氧水为氧化剂，经济成本相对较高。氧气是最易获得的氧化剂，但氧化性远低于臭氧和双氧水，因此需要较高的能量输入(高温或等离子体放电)。催化氧化法通过使用催化剂降低反应所需的活化能从而达到加快反应速率的目的，可以有效降低治理能耗，是净化甲硫醇的有效方法之一，催化剂是该技术的核心。目前的甲硫醇氧化催化剂可以分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂两种：贵金属催化剂的低温活性较好，可以在150～200℃的低温条件下实现甲硫醇的完全氧化，但是贵金属催化剂价格昂贵，且非常容易出现硫中毒失活；非贵金属催化剂价格较低，但需要较高的反应温度，一般要求反应温度高于250℃，由此产生的运行成本较高。有研究报道可以采用“吸附浓缩+氧化”的方式，通过吸附剂富集甲硫醇，然后采用催化氧化或直接氧化的方法处理脱附后的浓缩气体，该组合工艺可以大幅减少处理气体总量，但仍需要将烟气升温至250℃以上才可以实现甲硫醇的完全氧化，运行成本很高。
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，针对现有技术能耗过高的缺陷，提供一种循环式甲硫醇脱除系统，能够实现在较低的反应温度下，可以对含有甲硫醇的恶臭气体进行深度净化。
发明内容
本发明的目的是提供一种循环式甲硫醇脱除系统，能够实现在较低的反应温度下，可以对含有甲硫醇的恶臭气体进行深度净化。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种循环式甲硫醇脱除系统，包括深度净化系统和循环再生系统；所述深度净化系统包括集气装置、抽风机、吸附罐、管道一和管道二；所述抽风机的进风口与管道一的一端连接，所述管道一的另一端设有三通管一，所述三通管一远离抽风机的一端与吸附罐顶部连接，所述吸附罐的底部设有三通管二，所述三通管二远离吸附罐的一端连接管道二，所述管道二的另一端与集气装置的顶部连接；所述管道一在与三通管一的连接处设有阀门一，所述管道二在与三通管二的连接处设有阀门二；所述深度净化系统通过三通管一、三通管二与循环再生系统连接；所述吸附罐设有加热装置。
本发明进一步设置为：所述循环再生系统包括循环风机、分解罐和若干的连接管，所述循环风机和分解罐通过连接管连接；所述循环风机的顶部和分解罐的底部均设有连接弯管，2个所述连接弯管通过连接管分别与三通管一、三通管二连接；所述循环风机顶部的连接弯管通过连接管与三通管一的一端连接并在连接处设有循环管路阀门一；所述分解罐底部的连接弯管通过连接管与三通管二的一端连接并在连接处设有循环管路阀门二；所述分解罐的设有反应外场。
本发明进一步设置为：所述分解罐设的反应外场为电加热、蒸汽换热、低温等离子体外场或微波外场中的一种。
本发明进一步设置为：所述分解罐设的反应外场为电加热，在分解罐的外部设电加热板二；所述分解罐设的反应外场为微波外场，在分解罐的外部设微波发生器二；所述分解罐设的反应外场为低温等离子体外场，在分解罐的内部设等离子体放电高压电极。
本发明进一步设置为：所述集气装置包括集气罩一，所述集气罩一的底部设有粗过滤网，所述集气罩一的顶部设有阻火阀，所述集气罩一的顶部覆盖有集气罩二，所述管道二远离吸附罐的一端与阻火阀连接。
本发明进一步设置为：所述吸附罐设的加热装置为电加热、蒸汽换热或微波加热中的一种。
本发明进一步设置为：所述吸附罐设的加热装置为电加热，在吸附罐的外部设电加热板一；所述吸附罐设的加热装置为微波加热，在吸附罐的外部设微波发生器二。
本发明进一步设置为：所述抽风机的侧面相对设有支撑架,对称设置的所述支撑架之间设有横板,所述横板的相对的两侧与对称设置的支撑架连接。
综上所述，本发明具有以下有益效果：该循环式甲硫醇脱除系统由深度净化系统和循环再生系统两部分组成，在使用时，含甲硫醇恶臭气体通过深度净化系统去除甲硫醇后排放；工作一段时间后，循环再生系统开启，富集的甲硫醇经热脱附后在闭环内多次循环，最终在催化剂或低温等离子体的作用下完全分解成SO2、CO2和H2O，同时吸附材料的活性得到恢复。不仅可以深度净化甲硫醇，同时借助独特的“循环”设计，可以在较低的温度下实现甲硫醇的完全降解，极大地降低了系统运行能耗，同时无需频换更换吸附材料，有效避免了危险固体废弃物的产生。使用时，采用高效吸附耦合催化氧化工艺，可以深度净化恶臭气体中的甲硫醇，减少恶臭污染物的排放；使用时，采用独特的“循环”净化技术，在较低的温度下实现甲硫醇污染物的完全降解，极大地降低了运行能耗；使用时，无需频换更换吸附材料，可以有效避免危险固体废弃物的产生；与现有技术相比，本装置具有结构简单、体积小、安全可靠、制作成本低、能耗低的特点。
附图说明
图1是本发明整体总装结构示意图；
图2是本发明整体拆分结构示意图；
图3是本发明实施例吸附净化阶段工作流程示意图；
图4是本发明实施例循环氧化阶段工作流程示意图；
图5是本发明实施例产物排空阶段工作流程示意图；
图6是本发明实施例中采用电加热脱附和电加热催化氧化方式示意图；
图7是本发明实施例中采用微波加热脱附和电加热催化氧化方式示意图；
图8是本发明实施例中采用电加热脱附和微波加热催化氧化方式示意图；
图9是本发明实施例中采用电加热脱附和低温等离子体辅助催化氧化方式示意图。
图中：1、抽风机；2、阀门一；3、吸附罐；4、阻火阀；5、粗过滤网；6、循环管路阀门一；7、循环风机；8、分解罐；9、循环管路阀门二；10、阀门二；11、管道一；12、连接弯管；13、三通管一；14、三通管二；15、集气罩一；16、管道二；17、支撑架；18、横板；19、集气罩二；20、连接管；21、电加热板一；22、电加热板二；23、微波发生器一；24、微波发生器二；25、等离子体放电高压电极。
具体实施方式
以下结合附图1-9对本发明作进一步详细说明。
实施例一：一种循环式甲硫醇脱除系统，如图1-6所示，包括深度净化系统和循环再生系统；深度净化系统包括集气装置、抽风机1、吸附罐3、管道一11和管道二16；抽风机1的进风口与管道一11的一端连接，管道一11的另一端设有三通管一13，三通管一13远离抽风机1的一端与吸附罐3顶部连接，吸附罐3的底部设有三通管二14，三通管二14远离吸附罐3的一端连接管20道二，管道二16的另一端与集气装置的顶部连接；管道一11在与三通管一13的连接处设有阀门一2，管道二16在与三通管二14的连接处设有阀门二10；深度净化系统通过三通管一13、三通管二14与循环再生系统连接；吸附罐3设有加热装置。吸附罐3设的加热装置为电加热，在吸附罐3的外部设电加热板一21。吸附罐3内设有吸附剂，吸附剂为用于甲硫醇吸附的固体样品吸附剂。循环再生系统包括循环风机7、分解罐8和若干的连接管20，循环风机7和分解罐8通过连接管20连接；循环风机7的顶部和分解罐8的底部均设有连接弯管12，2个连接弯管12通过连接管20分别与三通管一13、三通管二14连接；循环风机7顶部的连接弯管12通过连接管20与三通管一13的一端连接并在连接处设有循环管路阀门一62；分解罐8底部的连接弯管12通过连接管20与三通管二14的一端连接并在连接处设有循环管路阀门二109；分解罐8的设有反应外场。分解罐8设的反应外场为电加热，在分解罐8的外部设电加热板二22。分解罐8内设有分解催化剂，分解催化剂为用于甲硫醇处理的固体样品催化剂。集气装置包括集气罩一15，集气罩一15的底部设有粗过滤网5，集气罩一15的顶部设有阻火阀4，集气罩一15的顶部覆盖有集气罩二19，管道二16远离吸附罐3的一端与阻火阀4连接。抽风机1的侧面相对设有支撑架17,对称设置的支撑架17之间设有横板18,横板18的相对的两侧与对称设置的支撑架17连接。
净化时，气体从底部的粗过滤网5处进入主通道，经粗过滤网5过滤掉气体中的颗粒物，然后通过高效吸附罐3，气体中的甲硫醇被疏水性多孔吸附剂脱除，净化后的气体排空；工作一段时间后，循环再生系统开启，吸附罐3升温至100℃脱附，甲硫醇脱附解吸；催化分解罐8被电加热板二22加热至200℃，甲硫醇通过催化分解罐8，发生氧化反应，并在多次循环后，甲硫醇被彻底氧化分解成SO2、CO2和H2O，同时吸附材料的活性得到恢复。
具体工作流程如图3-6所示：净化时，抽风机1工作，气体从底部的粗过滤网5处进入主通道，经粗过滤网5过滤掉气体中的颗粒物，然后通过高效的吸附罐3，气体中的甲硫醇被疏水性多孔吸附剂脱除，净化后的气体排空；工作一段时间后，循环再生系统开启，吸附罐3升温脱附，甲硫醇脱附解吸，通过催化分解罐8，在外场作用下发生氧化反应，并在多次循环后，甲硫醇被彻底氧化分解成SO2、CO2和H2O，同时吸附材料的活性得到恢复。
实施例二：如图7所示，与实施例一基本相同，其不同之处在于，吸附罐3设的加热装置为微波加热，在吸附罐3的外部设微波发生器二24。分解罐8设的反应外场为电加热，在分解罐8的外部设电加热板二22。
净化时，气体从底部的粗过滤网5处进入主通道，经粗过滤网5过滤掉气体中的颗粒物，然后通过高效吸附罐3，气体中的甲硫醇被疏水性多孔吸附剂脱除，净化后的气体排空；工作一段时间后，循环再生系统开启，吸附罐3微波加热升温脱附，甲硫醇脱附解吸；催化分解罐8被电加热板二22加热至200℃，甲硫醇通过催化分解罐8，发生氧化反应，并在多次循环后，甲硫醇被彻底氧化分解成SO2、CO2和H2O，同时吸附材料的活性得到恢复。
实施例三：如图8所示，与实施例一基本相同，其不同之处在于，吸附罐3设的加热装置为电加热，在吸附罐3的外部设电加热板一21；分解罐8设的反应外场为微波外场，在分解罐8的外部设微波发生器二24。
净化时，气体从底部的粗过滤网5处进入主通道，经粗过滤网5过滤掉气体中的颗粒物，然后通过高效吸附罐3，气体中的甲硫醇被疏水性多孔吸附剂脱除，净化后的气体排空；工作一段时间后，循环再生系统开启，吸附罐3升温至100℃脱附，甲硫醇脱附解吸；催化分解罐8被微波加热至180℃，甲硫醇通过催化分解罐8，发生氧化反应，并在多次循环后，甲硫醇被彻底氧化分解成SO2、CO2和H2O，同时吸附材料的活性得到恢复。
实施例四：如图9所示，与实施例一基本相同，其不同之处在于，吸附罐3设的加热装置为电加热，在吸附罐3的外部设电加热板一21；分解罐8设的反应外场为低温等离子体外场，在分解罐8的内部设等离子体放电高压电极25。
净化时，气体从底部的粗过滤网5处进入主通道，经粗过滤网5过滤掉气体中的颗粒物，然后通过高效吸附罐3，气体中的甲硫醇被疏水性多孔吸附剂脱除，净化后的气体排空；工作一段时间后，循环再生系统开启，吸附罐3升温至100℃脱附，甲硫醇脱附解吸；催化分解罐8高压放电产生低温等离子体，甲硫醇通过催化分解罐8，发生氧化反应，并在多次循环后，甲硫醇被彻底氧化分解成SO2、CO2和H2O，同时吸附材料的活性得到恢复。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种循环式甲硫醇脱除系统，其特征是：包括深度净化系统和循环再生系统；所述深度净化系统包括集气装置、抽风机(1)、吸附罐(3)、管道一(11)和管道二(16)；所述抽风机(1)的进风口与管道一(11)的一端连接，所述管道一(11)的另一端设有三通管一(13)，所述三通管一(13)远离抽风机(1)的一端与吸附罐(3)顶部连接，所述吸附罐(3)的底部设有三通管二(14)，所述三通管二(14)远离吸附罐(3)的一端连接管(20)道二，所述管道二(16)的另一端与集气装置的顶部连接；所述管道一(11)在与三通管一(13)的连接处设有阀门一(2)，所述管道二(16)在与三通管二(14)的连接处设有阀门二(10)；所述深度净化系统通过三通管一(13)、三通管二(14)与循环再生系统连接；所述吸附罐(3)设有加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种循环式甲硫醇脱除系统，其特征是：所述循环再生系统包括循环风机(7)、分解罐(8)和若干的连接管(20)，所述循环风机(7)和分解罐(8)通过连接管(20)连接；所述循环风机(7)的顶部和分解罐(8)的底部均设有连接弯管(12)，2个所述连接弯管(12)通过连接管(20)分别与三通管一(13)、三通管二(14)连接；所述循环风机(7)顶部的连接弯管(12)通过连接管(20)与三通管一(13)的一端连接并在连接处设有循环管路阀门一(6)(2)；所述分解罐(8)底部的连接弯管(12)通过连接管(20)与三通管二(14)的一端连接并在连接处设有循环管路阀门二(10)(9)；所述分解罐(8)的设有反应外场。
3.根据权利要求2所述的一种循环式甲硫醇脱除系统，其特征是：所述分解罐(8)设的反应外场为电加热、蒸汽换热、低温等离子体外场或微波外场中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种循环式甲硫醇脱除系统，其特征是：所述分解罐(8)设的反应外场为电加热，在分解罐(8)的外部设电加热板二(22)；所述分解罐(8)设的反应外场为微波外场，在分解罐(8)的外部设微波发生器二(24)；所述分解罐(8)设的反应外场为低温等离子体外场，在分解罐(8)的内部设等离子体放电高压电极(25)。
5.根据权利要求1所述的一种循环式甲硫醇脱除系统，其特征是：所述集气装置包括集气罩一(15)，所述集气罩一(15)的底部设有粗过滤网(5)，所述集气罩一(15)的顶部设有阻火阀(4)，所述集气罩一(15)的顶部覆盖有集气罩二(19)，所述管道二(16)远离吸附罐(3)的一端与阻火阀(4)连接。
6.根据权利要求1所述的一种循环式甲硫醇脱除系统，其特征是：所述吸附罐(3)设的加热装置为电加热、蒸汽换热或微波加热中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种循环式甲硫醇脱除系统，其特征是：所述吸附罐(3)设的加热装置为电加热，在吸附罐(3)的外部设电加热板一(21)；所述吸附罐(3)设的加热装置为微波加热，在吸附罐(3)的外部设微波发生器二(24)。
8.根据权利要求1所述的一种循环式甲硫醇脱除系统，其特征是：所述抽风机(1)的侧面相对设有支撑架(17)，对称设置的所述支撑架(17)之间设有横板(18),所述横板(18)的相对的两侧与对称设置的支撑架(17)连接。
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